cuin1xalxse2化合物纳米晶有机胺辅助多元醇基溶液化学合成分析word格式论文.docxVIP

摘要本文首次采用三乙二醇(TEG)做为反应溶剂，乙二胺(En)和三乙烯四胺 (TETA)为辅助试剂，成功制备出单一相、近单分散片状或颗粒状的铜铟铝硒 Cu(In1-xAlx)Se2(CIASe)纳米晶。实验结果表明，在三乙二醇为溶剂时，乙二胺和三乙烯四胺能有效辅助合成四方黄铜矿 CIASe 纳米晶，最佳注入方式为共同注入法。单独使用乙二胺为辅 助剂比共同使用乙二胺和水合肼具有更好的辅助效果。不同用量乙二胺辅助合成 时，均可合成 CIASe 纳米晶，但增加乙二胺用量，会使合成产物有 Se 杂相，1ml 乙二胺为最佳用量。不同乙二胺用量辅助合成产物均为颗粒和片状粒子的混合形 貌，随着乙二胺用量增加，片状粒子所占比例有增加趋势。在三乙二醇为溶剂，三乙烯四胺辅助合成时，在添加量为 2ml 和 3ml 时合 成产物为单相的 CIASe 纳米晶，在添加量为 3ml 和 4ml 时，合成产物的 In/Al 比例与目标合成产物 CuIn0.75Al0.25Se2 的 0.75/0.25 的比例符合得最好。不同 TETA 添加量对合成产物的形貌影响不大，都为近颗粒状的纳米晶。在注入温度为 190~250°C 时，合成产物为 CIASe 和 Se 混合相，270°C 时为单相的黄铜矿 CIASe 纳米晶。不同温度下合成产物的化学组成中，Al/In 比例都接近理想化学计量， 并且都贫铜。低温下合成产物大部分是直径为 100~300nm 片状纳米晶，随着温 度的升高逐渐向颗粒状转变，在 250 和 270°C 时，全部为近颗粒状的直径 20nm 左右的纳米晶。PVP 的使用会明显改善合成产物的分散性，增加使用量会使纳米 晶粒尺寸会更加均一。在 270°C 注入温度下，纳米晶的合成反应瞬间完成，生成 单相的近颗粒状的 CIASe 纳米晶，随着保温时间的增加物相不会发生转变，只 有纳米晶的尺寸由于奥斯瓦尔德熟化会趋于一致。 对于 前驱体化学组 成 Cu(In1-xAlx)Se2 x=0~0.5 时，可以通过改变反应前驱体中的 Al/In 来改变相应合成 产物的 Al/(Al+In)比例，合成纳米晶的禁带宽度在 1.5~1.8eV 之间可调。乙二胺和三乙烯四胺辅助三乙二醇热溶剂法为通过胶体墨水技术发展制备 低成本太 阳能电池 提供 了 一 种低成本 、简便且 环境友好 的四方黄 铜矿 Cu(In1-xAlx)Se2 制备工艺。关键词： 黄铜矿 Cu(In1-xAlx)Se2、纳米晶合成、三乙二醇溶液、有机胺辅助、 组成与结构控制、化学计量与调带ABSTRACTIn this dissertation, single-phase, well-dispersed and near-granular and flake shape quaternary chalcopyrite Cu(In1-xAlx)Se2(CIASe) nanocrystals were synthesized by a facile, air pressure hot-injection process using triethylenetetramine(TETA)- and ethylenediamine(En)-assisted triethylene glycol(TEG) based solution.The research results showed that En and TETA played crucial roles in the synthesis of CIASe nanocrystals and cations co-injection style is the best synthetic method. The En reagent had better assisting effects when it was used alone than that when En and hydrazine hydrate were used together. Tetragonal chalcopyrite CIASe nanocrystals could be synthesized in the range of 1ml-4ml of En addition ut residual Se phase was observed at high En added amount which may be attributed to an enhanced complexing role of En with Se precursor species at high En added amount. The products showed a mixed growin